Устройство для контроля и аварийной блокировки спуско-подъемных операций при геофизических исследованиях скважин с обсадной колонной Советский патент 1985 года по МПК E21B47/00 E21B47/01 E21B47/12 

1 Изобретение относится к геофизическим исследованиям геологоразведочных и -эксплуатационных скважин, в частности к средствам контроля и аварийной блокировки спуск подъемных операций при геофизических исследованиях скважин. Известно сигнальное устройство для каротажных систем, включающее детектор, звуковую и световую сигнализации и выключатель цепи зажигания двигателя, вращающего каротажную лебедку, основанное на использовании таких характеристик ка беля, как намагниченность, изменения толщины и длины lj . , Недостатком указанного устройст ва являетсл отсутствие возможности объективного контроля за точной привязкой магнитных меток на кабел к истинным глубинам из-за: относител ного удлинения кабеля при спускоподъемных операциях и размагничивания меток под влиянием блуждаю щих токов. Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату устройство контрол и аварийной блокировки спуско-подъ емных операций при геофизических исследованиях скважин, содержащее тензометрический датчик натяжения кабеля, па котором к крюку талевог блока буровой подвешен направляющи ролик, мерньш; ролик для .измерения длины кабеля, датчик глубины и регистратор натяжения кабеля 2 . Необходимь1м условием срабатыван этого устройства является возникно вение определенного усилия натяжения кабеля. Например, для подачи устройством сигнала о прекращении подъема прибора из скважины необходимо, чтобы прибор встретил на своем пути какое-либо препятствие (например, каверну) с тем, что бы оно вызвало появление необходимого усилия натяжения кабеля. 0дна ко при геофизических исследованиях под давлением такой принцип работы устройства не обеспечивает необходимой надежности и безаварийности его работы, так как препятствиемна пути прибора в этом случае .явля ется уплотнительное устройство, столкновение прибора с которым на устье скважины может вызвать авари связанную с обрывом кабеля и потер 942 прибора. Таким образом, недостаток известного устройства обусловлен низкой надежностью контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций. Цель изобретения - повышение надежности контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля и аварийной блокировки спуско-подъемных операций при геофизических исследованиях скважин с обсадной колонной, содержащем контактный электромеханический и емкостной датчики и регистратор, датчики укреплены с помощью несущих втулок по периметру обсадной колонны, при этом электромеханический датчик вы- полнен в виде полого герметичного , цилиндра с расположенным внутри него подпружиненным подвижным штоком, на одном конце которого расположен контактный кулачок, а на другом контактный электрод, соединенного с герметичным цилиндром подвижного поршня с винтовой пробкой, на внутреннем конце которой установлен другой электрод, причем указанные электроды разделены полостью и образуют емкостной датчик, и снабжен компенсатором, выполненным в виде цилиндра с двумя камерами, разделенными поршнем, причем одна камера сообщена со скважиной, а другая - с герметичным цилиндром электромеханического датчика. Кроме того, электромеханический . датчик снабжен маковичной гайкой, безрезьбовой торец которой соединен с несущей втулкой, а резьбовой - с наружной доверхностью герметичного цилиндра. На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - датчик и схема его включения в устройство; на фиг.З - устройство в рабочем положении. Устройство содержит электромеханические датчики 1-3 (фиг.1), линию 4 связи и электронную схему 5 с исполнительньш механизмом, замыкающим цепь зажигания, или световой и звуковой сигнализациями.. Электромеханические датчики размещают симметрично с углом сдвига 120 по периметру обсадной колонны 6 в непосредственной близости от устьевого оборудования, уплотняющего движзпцийся кабель и состоящего из корпуса 7 и уплотняющих 8 и про межуточных шайб 9, поджимаемых.накидной гайкой 10, снабженной направ ляющими роликами 11. Каждый электромеханический датчик содержит (фиг.2) несущую втулку 12, снабженную канавками с упло нительными кольцами 13. Внутри втул ки размещен герметичньй цилиндр 15 С подвижным штоком 16, снабженным с одной стороны контактным кулачком 17 с кольцевыми канавками и уплотнительными кольцами 18, ас другой контактным электродом 19. Уплотнительные кольца 18 предотвра щают попадание скважинной жидкости в полость цилиндра 15. Подвижный шток 16 удерживается в поджатом положении с помощью компенсирующей пружины 20, которая поджимается подвижным поршнем 21. Герметичный цилиндр 15 фиксируется маковичной гайкой 22, приводимой в движение с помощью рукояток 23 и шпонки 2Д. Подвижный поршень 21 удерживается в фиксированном положении гайкой 25 и шпонкой 26 и имеет на внутренней поверхности кольцевые канав ки с уплотнительными кольцами 27, герметизирующими подвижньй шток 16 в корпусе подвижного поршня 21. В торцовую поверхность подвижно го поршня 21 ввернута пробка 28 с расположенным на ее внутреннем тор це электродом 29 емкостного датчика. Электрод 29 соединен линией 4 связи с электронной схемой (пультом) 5, которая содержит предусилитель 3D, релаксационный генератор 31, усилитель 32 мощности и исполнительное реле 33, управляющие цепью зажигания двигателя, а также световой и звуковой сигнализациями В случае отказа электронной схемы 5 ее работа может быть продублирована с помощью кнопки 34 (фиг.2). Каждый электромеханический датчик 1-3 крепится посредством несущей втулки 12 (фиг.2) в сквозном отверстии стенки обсадной колонны 6 Разгрузка внутренней полости подвижного цилиндра 15 от наружного давления в колонне осуществляется с помощью компенсатора давления, вы полненного в виде цилиндра 35 с 944 двумя камерами, разделенными подвижным поршнем 36. Одна камера сообщена посредством гидропривода 37 с внутренним объемом скважины, а другая с помощью гидропривода 38 с внутренним объемом подвижного цилиндра 15. В скважине на каротажном кабеле 39, подсоединенном к кабельной головке 40, размещают скважинный прибор 41. Устройство работает следующим образом. Каротажный кабель 39 с кабельной головкой 40 пропускают через сальниковое устройство устьевого оборудования в обсадной колонне 6 (фиг.2) и подключают к ним скважинный прибор 41, который устанавливают в колонне против электромеханических датчиков 1-3. При этом величину выдвижения подвижных штоков 16 регулируются вращением маховичных гаек 22 так, чтобы в момент касания контактными кулачками 17 корпуса скважинного прибора срабатывало исполнительное реле 33 (фиг.2). Чувствительность каждого элек- . тромеханического датчика регулируют отдельно путем подключения к электронной схеме 5. При регулировке чувствительносГти системы для скважинных приборов малого диаметра величинавыдвижения .подвижных штоков электромеханических датчиков должна быть увеличена, а для скважинных приборов большого диаметра уменьшена. Величину выдвижения контролируют по шкале с делениями, нанесенными на наружную поверхность датчика. Величину деформации компенсирующей пружины 20 регулируют перемещением поршня 21 путем вращения накидной гайки 25 так, чтобы предотвратить случайные срабатьгоания электромеханического датчика. Чувствительность емкостного датчика к перемещениям подвижного штока 16 регулируют путем выбора необходимого расстояния меаду контактным электродом 19 и электродом 29 емкостного датчика вращением пробки 28 на нижнее число оборотов. Шпонки 24 и 26 обеспечивают поступательное движение цилиндра 15 и поршня 21 в радиальном направлении (относительно полости колонны) при вращении маховичковой гайки 22 и накидной гайки 25..

После регулировки электромеханических датчиков скважинный прибор 41 спускают в забой для вьшолнения измерений. По завершении цикла замеров скражинный прибор 41 входит в зону расположения электромеханических датчиков 1-3, где происходи их взаимодействие с корпусом скважинного зонда. В результате такого взаимодействия контактные кулачки 17 датчиков утапливаются, сжимая компенсирующую пружину 20. При этом подвижный шток 16 перемещаетс так, что вызывает сближение контакного электрода 19, расположенного на его торце, -с электродом 29 ем.костного датчика, расположенного на корпусе винтовой пробки 28. При уменьшении расстояния между ними ниже некоторого определенного предела происходит изменение емкости датчика на необходимую величину, что приводит к срабатыванию релаксационного генератора 31, сигнал которого, усиленньй по мощности в усилителе 32, вызьшает срабатывание исполнительного реле 33, который выключает зажигание двигателя каротажного подъемника или включае звуковую или световую сигнализации при этом дальнейший подъем скважинного зонда прекращается.

Поскольку чувствительность каждого из трех электромеханических

датчиков, за1 :репленных в стенке обсадной колонны, отрегулирована отдельно, то при одновременном касании корпуса зонда отказ или не- срабатывание одного из датчиков дублируется остальными, что повышает надежность всей системы.

0 Изменение величины гидростатического давления в жидкости, заполняющей полость скважины непосредственно на ее устье, вызывает перемещение подвижного поршня 36 внутри

5 цилиндра 35 компенсатора давления, что приводит к вьфавниванию давления между полостью скважины и внутренним объемом подвижного цилиндра 15 и исключает влияние изменения

0 пршюженного гидростатического давления на работу электромеханического датчика и увеличивает надежность его срабатывания.

5 Использование предлагаемого устройства позвхэляет повысить эффективность скважинных работ путем увеличения скорости подъема скважинных приборов и исключения опера0 Ции непрерывного контроля за магнитными метками каротажного кабеля, а также устранить аварии при проведении геофизических исследований в скважинах под давлением на устье

скважины. 2S /7 21 29

Фие.2 .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И АВАРИЙНОЙ БЛОКИРОВКИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СКВАЖИН С ОБСАДНОЙ КОЛОННОЙ, содержащее контактный электромеханический и емкостной датчики и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций, датчики укреплены .1 lff.,.,r° --, vi,,..: -,- л с помощью несущих втулок по периметру обсадной колонны,, при этом электромеханический датчик выполнен в виде полого герметичного цилиндра с расположенным внутри него подпружиненным подвижным штоком, на одном конце которого расположен контактный кулачок, а на другом контактный электрод, соединенного с герметичным цилиндром подвижного поршня с винтовой пробкой, на внутреннем конце которой установлен другой электрод, причем указанные электроды разделены полостью и образуют емкостной датчик, и снабжен компенсатором, вьтолненным в виде цилиндра с двумя камерами, разделенньми поршнем, причем одна камера сообщена со скважиной, а другая с полостью герметичного цилиндра электромеханического датчика. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что электромеханический датчик снабжен маховичной гайкой, безрезьбовой торец которой соединен с несущей втулкой, а резьбовой - с наружной поверхностью герметичного цилиндра.